Технология подземной разработки калийных месторождений
..pdf' / f = |
I ••• P • |
При |
-замене |
параметров обобщенной байесов |
ской цроцедуры их самостоятельными оценками ожидаемая стоимость |
||||
ошибочной классификации |
(прогнозирования) будет убывать цри N I |
|||
и, N 2 , |
стремящихся |
к бесконечности. |
||
Условимся, что |
подмножество Wf содержит наблюдения параметров, |
|||
характеризующих состояние массива, когда выбросы не происходят, а W2 - подмножество параметров, при которых произошли выбросы. Обобщенная процедура байесовской классификации на основе оценок параметров сводится к следующему. Из системы уравнений находим
коэффициенты |
|
. . . |
А р : |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
W |
A2 S» * — , * P Sm ” t H - x„ |
||||||
|
|
|
|
1 21 |
|
2 22 |
|
* * « - * „ - |
|||
|
|
|
|
+Аг |
* • • • + Ар SpM ~ XJp ~Хрр . |
||||||
|
Далее эти коэффициенты используются для определения так назы |
||||||||||
ваемой |
дискриминантной функции |
|
|
||||||||
|
|
|
|
Z |
it |
=А. Х . + |
+ АрХ.а |
, |
|
||
|
|
|
|
|
|
1 |
if |
|
|
|
|
где |
X Li |
- |
векторы наблюдений (.£ = I |
. . . |
N f ) . |
||||||
|
Средние и выборочные дисперсии этой функции оцениваются ве |
||||||||||
личинами : |
|
|
|
|
|
Н. |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CPL |
N. |
И |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 " |
I F |
|
|
|
|
|
|
Процедура црогнозирования заключается в отнесении X ( Х1 |
||||||||||
|
X |
) |
к |
, |
если |
|
|
|
1 |
||
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
^12 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* t a |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
° ,C2, |
||
|
|
|
|
i*f |
L |
|
2 |
|
|||
и к |
W2 |
|
в |
противном случае. |
Принятые в |
формуле обозначения: Qf и |
|||||
Q2 |
- |
ацриорные |
|
вероятности |
соответственно |
отсутствия и наличия |
|||||
выбросов. Так как в забое после взрывных работ может быть только
два случая |
- |
выброс есть |
или |
его |
нет, - |
то Q1 + Q2 - 1 • |
Если слу |
||
чайные |
выборки |
объема /V; |
и |
Nz |
берутся |
соответственно |
из подмно |
||
жеств |
W1 и |
|
W2 |
, то Q1 и Q2 |
оцениваются величинами Q =Л^/( N1 + |
||||
+ N2 ). и Q2 = N2 / ( N1 + |
N2 ); С21 - ущерб из-за ошибочного прогно |
||||||||
за выброса |
в |
невыбросоопасной ситуации (выброс прогнозировался, |
|||||||
но его не было). Например, такой ущерб может быть нанесен совершен но ненужными в этом случае цротивовыбросными мероприятиями. Анало
гично |
С |
- ущерб, |
наносимый выбросом, который произойдет воцреки |
||||||||
прогнозу (по прогнозу выброс не ожидался, но он произошел). |
|||||||||||
|
Вероятности ошибочного прогноза вычисляются следующим обра |
||||||||||
зом. Вероятность того, что выброс |
црогнозируется, |
но не |
происходит: |
||||||||
|
|
|
|
|
|
р = Ф ( к - о , 5 а 2) / г > . |
|
|
|
||
|
Вероятность того, что выброс не црогнозируется, но он цроис- |
||||||||||
ходит: |
|
|
|
|
|
|
^ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р = ф ( - / с - 0, 5 £ ) / Д , |
|
|
|
||
где |
Ф |
- |
функция распределения вида |
N (0,1) ; |
|
|
|
||||
|
|
|
■i n |
в’ |
|
2 |
'cpi " %ср 2 ) |
|
|
||
|
|
|
С” |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
47 |
с**21 |
|
S |
|
|
|
|
|
Проверка |
гипотезы |
цри заданных уровнях |
значимос |
|||||||
ти |
проводится |
по |
/"-статистике: |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
„ |
(N , * N2 - P - I K K , * I <2 ) j |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
(Л: *й/г - 2 ) Ц * / Г г ) |
|
|
|
||
Число степеней |
свободы F равно Р |
и |
N2 ~ Р ~ 1 • |
|
|||||||
|
Для получения критериального выражения по изложенному методу |
||||||||||
необходимо наличие |
|
обучающих выборок. В МШ разработан |
необходимый |
||||||||
пакет |
программ для |
|
ЭВМ ОС ЕС 1045 |
на |
языке |
- I . |
Кроме |
аналитичес |
|||
кого способа проверки надежности прогноза, пакет включает так на зываемый метод "скользящего экзамена", когда из обучающейся выбор ки последовательно, по одному исключаются все наблюдения и для них выполняется прогноз по критериальным выражениям, получаемым по оставшимся наблюдениям. Показатели надежности прогноза опреде ляются по всем наблюдениям. Такой метод определения более достове рен.
Опытно-промышленная проверка методики оперативного прогноза
выбросоопасности карналлита цраводвлась на &-й западной панели Первого Березниковского рудника. При этом установлено, что подавляю щее большинство выбросов приурочено к передовым забоям камер. При ведении добычных работ Быбросы цроисходят под кровлей пласта В. Полости выбросов развиваются по центру или в бортах камеры впере ди забоя. При этом они могут перекрывать проектные контуры камеры и захватывать часть целика. В очень редких случаях (доли процента) выбросы развиваются вверх по разрывам покрывающего пласта каменной соли В-Г и переходят в вышележащий карналлитовый пласт Г.
Контроль состояния массива должен быть цриурбчен к верхней части камеры, так как гипсометрия пласта определяет особенности напряженно-деформированного состояния массива впереди забоя.
При буровзрывном способе отбойки камера отрабатывается двумя забоями - левым и правым,которые могут иметь общий фронт работ иди опережать друг друга. Поэтому за единицу наблюдения црйнят самосто
ятельный забой. Опытным путем установлено, что с |
достаточной сте |
пенью надежности можно ограничиться наблюдениями |
только за угловыми |
и центральными участками верхней половины забоя |
(рис. I ) . |
Для оцределения содержания ми1фовключенного |
защемленного газа |
из каждого забоя отбиралось по три цробы. Всего по камере отбира
лись пробы из шести точек, |
расположенных как можно ближе к кровле. |
А-А |
Ь- Ь |
Рис. I . Схема точек контроля состояния выбросоопас ности забоя: / - полость цредыдущего выброса; 2 - полость вероятного выброса; 3 - технологические шпуры, в которых цроводятся электрометрические из мерения; 7} . . . Т& - точки отбора проб для опреде ления содержания газа; ш1 . . . Ш* - нумерация шпу
ров, где проводится электрометрия
Масса пробы из одной точки составляла 0 ,5 к г. Пробы отбирались в углах каждого забоя и по их центру.
Электрические измерения проводились по каждому забою в двух верхних угловых технологических шнурах (см. рис. I ) . Каротаж шпу ров выполнялся по их глубине (3 м) через каждые 25 см. По резуль татам каротажа находились средние значения полученных показателей и дисперсия в целом для каждого шпура.
Для определения геологических признаков выбросоопасности - скачка модности и кривизны кровли - проводилась необходимая съем ка забоев и выполнялись их эскизы в масштабе 1:2000 (рис. 2 ) . Искомые параметры геологических признаков определялись по эски зам графическим способом. Скачок модности устанавливался как раз ность высотных отметок центра забоя и левого верхнего угла каме ры (для левого забоя). Для правого забоя из высотной отметки центра забоя вычитается высотная отметка правого верхнего угла камеры (см. рис. 2 ). Кривизна кровли соответствующего забоя - это длина вектора между прямой, соединяющей верхние углы правого или левого забоев, и наиболее отстоящей точкой кровли этого за боя.
Рис. 2 . К понятию геологических признаков выбросоопасности "кривизна кровли" и "скачок мощности": 1 - кровля пласта; 2 , 3 - скачок модности в левом и правом забоях соответствен но; A , S - кривизна кровли соответственно в ле
вом и правом забоях
Методика прогноза по содержанию газа и геологическим призна кам сводится к определению величины критерия выбросоопасности по каждому забою из выражения
K R 1 T = |
+Л'} С * |
Э , |
где |
В |
- скачок мощности |
(со |
своим знаком)» м; С - кривизна кров |
|
ли |
(со |
своим знаком), м; |
£ |
- |
содержание микровключенного газа |
(количество имцульсов), |
е д .; |
A ,/с^ » К2 , К3 - коэффициенты, уточ |
|||
няемые |
по мере пополнения обучающих выборок с помощью ЭВМ по спе |
||||
циальным программам; /с* - поправочный коэффициент чувствительности прибора "Контроль-!"•
По состоянию на I марта 1987 г* в обучающей выборке по 8-й западной панели Первого Березниковского рудника накоплено 41 наблю дение. По выборке такого объема, включающей I I наблюдений с выбро сами и 30 наблюдений без выбросов, методами дискриминантного анали за получены следующие значения коэффициентов интервального управ ления:
А = -6 ,3 7 ; |
/Г; = |
0,57; |
- 0 , 5 3 ; ^ = 0,01. |
|
Процедура црогноза сводится к сравнению значения текущего |
||||
критерия выбросоопасности |
{ K R I T |
) |
с пороговым значением крите |
|
рия выбросоопасности (AXRTTT |
) , |
которое определяется методом |
||
дискриминантного анализа по имеющейся обучающей выборке. По сос тоянию информации на февраль 1987 г . значение K R I T T = о. При этом, если вычисленное значение критерия выбросоопасности равно или больше нуля { / < R I T & 0 ), то прогнозируется условие "выброс произойдет"; при значениях критерия выбросоопасности меньше нудя прогнозируется "выброса не цроизойдет".
Результаты проведенных исследований на 1.03.87 следующие:
всего |
прогнозов, ед. - |
41; |
||
в |
том числе: |
|
|
|
|
цри |
наличии |
выбросов - I I ; |
|
|
без |
выбросов |
- |
30; |
всего |
точных црогнозов |
- 36; |
||
втом числе:
вопасных ситуациях - 8;
вбезопасных ситуациях - 28;
количество ошибочных црогнозов - 5;
втом числе:
вопасных ситуациях - 3;
вбезопасных ситуациях - 2;
общая ошибка црогноза, % - 12,2;
втом числе:
вопасных ситуациях - 27,3;
вбезопасных ситуациях - 6 ,7 .
Дш повышения точности прогноза обучающие выборки должны периодически дополняться результатами новых измерений. При этом необходимо уточнять значения коэффициентов критериального уравне ния.
При црогнозе выбросоопасности по электрометрии используется та же процелура получения критериального выражения и оцределения текущего значения критерия выбросоопасности из выражения
|
|
|
K R I T ^ К 1А ^ К 2 В^/<5 С |
, |
|
где |
, |
К 2 , К3 , |
- коэффициенты, определяемые методами дискри |
||
минантного |
анализа с |
помощью ЭВМ по имеющимся обучающим выборкам; |
|||
А, В |
- |
средние |
значения сопротивления массива для левого и |
||
правого |
шпуров соответственно; |
|
|||
С, д |
- дисперсия сопротивления массива для левого и правого |
||||
шпуров соответственно. |
|
||||
По |
|
состоянию на |
1.03.87 г . обучающая выборка для црогноза |
||
выбросоопасности по электрометрии для 8-й западной панели состоит
из 44 наблюдений, |
включающих I I |
выбросов. Значения коэффициентов |
|
по этой выборке: |
|
|
|
/Cf = 0,01; |
К2 = 0,27; |
= -0 ,2 6 ; |
= 0 ,3 2 . |
Пороговое значение (KR1T)' составляет 11,17.
Таким образом, выброс прогнозируется, если вычисленное значе
ние критерия выбросоопасности |
KR1T> 11,17, |
в противном случае |
||||
црогнозируется, |
что выброса не |
будет. |
1 |
|||
Получены следующие результаты: |
|
|
||||
всего |
прогнозов, ед. - 44; |
|
|
|
||
в |
том числе: |
|
|
|
|
|
|
при |
наличии выбросов |
- |
I I ; |
|
|
|
без |
выбросов - 33; |
|
|
|
|
количество |
точных прогнозов |
- |
42; |
|
||
втом числе:
вопасных ситуациях - 10;
вбезопасных ситуациях - 32; количество ошибочных црогнозов - 2;
втом числе:
вопасных ситуациях - I;
вбезопасных ситуациях - I; общая ошибка прогноза, % - 4 ,5 ;
в |
опасных ситуациях - |
9 ,1 ; |
в |
безопасных ситуациях |
- 3 ,0 . |
Рассмотренные методики оперативного црогнозирования выбросав карналлита могут быть использованы в практических целях. Виесте с тем, идеи дискриминантного анализа и, в частности, приведенные модели, могут црименяться для обработки и анализа информации при создании автоматизированных систем прогнозирования выбросоопасности массивов горных пород.
БИЕЛИОГРАФГЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бабков-ЭсТеркин В.И ., Вислобоков А.А., Ляшевич С.И. Заявка №3948369/22-03 о выдаче авторского свидетельства от 11.05.86.
2. Афанасенко Г.В. Геологические признаки выбросоопасности карналлита / / Горный журнал. 1986, J* 7.
3 . Афифи А ., Эйзен С. Статистический анализ. Подход с исполь зованием ЭВМ. М.: Мир, 1982.
4. Афанасенко Г .В ., Л^виденко Б.Ю., Подпорина О.А. О прог нозе выбросоопасности карналлита / / Комплексные исследования фи зических свойств горных пород и процессов / Тез.докл. 8-й Всесоюз. науч.конференции. М.: ШИ, 1987.
УДК 622.815:831(476)
В.Б. Вагин, А.Б. Севастьянов
ВЫЯВЛЕНИЕ И КАРТИРОВАНИЕ ЗОН ТЕКТОНИЧЕСКИХ РАЗРЫВНЫХ НАРУШЕНИЙ ВЫСОКОЧАСТОТНЫМ СЕЙСМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ НА КАЛИЙНЫХ РУДНИКАХ
(Белорусский филиал ВНИИГ)
Отработка калийных пластов на Старобинском месторовдении в пределах тектонических осложнений сопряжена с определенными
трудностями. Зоны дробления и разрывных нарушений характеризуют ся повышенной газоносностью и потенциальной выбросоопасностью. Имеющие место газодинамические явления (ГДЯ) в пределах тектони
чески осложненных зон отрицательно сказываются как на производи тельности гидромеханизированных добычных комплексов (снижается скорость проходки, увеличивается время простоев и т .д .) , так и на безопасности ведения горных работ. Кроме того, разрывные нару шения большой протяженности потенциально опасны по рассолощюявлениям. Поэтому задача обнаружения зон тектонических нарушений и прослеживания их в пределах шахтных полей приобретает большое значение, особенно цри вовлечении в отработед запасов калийных
солей краевых зон месторождения, отличаицихся более сложным геоло гическим строением.
Применение на Старобииском месторождении сейсмических мето дов в модификации КМПВ для обнаружения и прослеживания зон текто нических нарушений дало положительные результаты.
Характерное для всего месторождения горизонтально-слоистое строение продуктивных горизонтов является благоприятным условием образования и распространения ряда хорошо коррелируемых обменноцреломленных волн. Непосредственно над продуктивной толщей залега ет мощный г линисто-кар на ллитовый пласт, характеризуемый наличием большого количества пропластков сильвинита, каменной соли, галопелитов и глин. Пропластки однородных по составу каменной соли или сильвинита образуют хорошо преломляющиеся драницы. Ниже про дуктивной толщи разрез представлен в основном каменной солью и мощными пластами галопелитов. Существенная разность в скоростях распространения упругих колебаний в плотностных характеристиках пород позволяет отнести драницы их раздела к сильным преломляющим драницам.
Проведенные сейсмические исследования позволили установить взаимосвязь регистрируемых волновых полей со структурно-тектони ческими особенностями строения блоков соляных пород. Волновые по ля регистрируемых сейсмических колебаний в нормальной геологичес кой среде представлены прямыми и рядом обменно-преломленных волн. Резкое изменение записи отдельных групп колебаний, прекращение корреляции их фаз, смещение осей синфазности, явления интерферен ции и ддафракции являются устойчивыми признаками геологического нарушения. В качестве примера приведены результаты сейсмических исследований, проведенных в пределах зоны тектонических нарушений на панельном транспортном штрека 3-го калийного горизонта второго шахтного поля.
Горизонтальное залегание продуктивных пластов, как и вмеща
ющих пород9 между 6-м и 7-м блоковыми штреками осложнено флексурной складкой с высотой поднятия цравого крыла (рисунок) до 25 м и рядом разрывных нарушений типа сбросо-сдвигов с суммарной амп литудой сброса до 7 м.
Для изучения формирования полей упругих колебаний применялся метод цродольного профилирования с расположением пунктов наблюде ний по разные стороны от нарушения. Система наблюдений, выбранная для изучения нарушений такого типа, позволила выделить особеннос ти записи при условии расположения пунктов возбуждения как над поднятым крылом, так и над опущенным. Расстояние между пунктами
приема не цревышало 2 м, |
что дало возможность проследить выделяе |
|||
мые волны .Для статистического осреднения интенсивности |
приходящих |
|||
сигналов и уменьшения влияния неоднородности пород применялось |
||||
хруппирование приборов по 3 на канал на базе 50 см. |
|
|
||
На сейсмических записях выделяются прямые Р , |
S |
, обменно |
||
преломленные |
. . . t n |
) , а также дифрагированные |
( /? /г / . . . |
|
••• P irn ) |
и возвратные |
волны. По особенностям волновых картин |
||
поля разделяются на поля до зоны разрывных нарушений, в зоне |
||||
нарушений и |
после нее. |
|
|
|
Непосредственно перед зоной дробления прослеживаются прямые и обменно-преломленные волны. Прямые продольные волны быстро затухают при удалении от пункта возбуждения; обменно-цреломлен ные слабо затухают и хорошо увязываются по разрезу с литологичес кими границами глина - соль. Их годографы прямолинейны и парал лельны между собой. При подходе к разрывным нарушениям они часто теряют свою прямолинейность. Это объясняется образованием отра женно-дифрагированных волн от краев прерванных сдвигами преломля ющих границ.
Зона дробления характеризуется прекращением корреляции всех групп волн. Между отдельными линиями сбросов возможно выделение отдельных осей синфазности. Построенные годографы часто теряют свою прямолинейность перед отдельными линиями сбросов или об|рососдвигов.
За зоной тектонического нарушения удается прослеживать обменно-цреломленные волны, аналогичные выделенным на сейсмо граммах до ее пересечения. Их динамические характеристики слабо различаются между собой, что объясняется одинаковым строением разреза.
